La nanotecnología puede ampliar las estrategias para el control de la antracnosis en cultivos agrícolas. Las nanopartículas con actividad antifúngica y los sistemas nanotransportadores han demostrado eficacia contra especies de Colletotrichum, mayor eficiencia en la administración de fungicidas y potencial para reducir dosis y residuos. A pesar de estos resultados, la mayor parte de la evidencia aún proviene de ensayos de laboratorio, entornos controlados u organizaciones líderes. La validación en campo, la ecotoxicidad, la estabilidad de la formulación y la producción a gran escala siguen siendo algunos de los principales obstáculos.
La evaluación incorpora trabajos de investigadores chinos. Estos analizaron los mecanismos de acción, los avances en la aplicación y las perspectivas del uso de nanomateriales contra la antracnosis. Esta enfermedad afecta a cientos de cultivos e involucra especies de Colletotrichum con alta diversidad genética, una amplia gama de huéspedes y capacidad de infección latente.
Este comportamiento dificulta el control. El hongo puede infectar flores o frutos jóvenes y permanecer asintomático durante largos periodos. El desarrollo de la enfermedad se intensifica durante la maduración del fruto o en condiciones ambientales favorables. Esta estrategia también favorece las pérdidas poscosecha y reduce la eficacia de las intervenciones basadas únicamente en la presencia de síntomas.
El proceso de infección incluye la formación de un apresorio. Esta estructura acumula melanina y compuestos osmóticamente activos. Este mecanismo puede generar una presión de turgencia de hasta ocho megapascales. Esta fuerza permite la penetración directa de la cutícula y la pared celular del huésped. Tras la entrada, algunas especies atraviesan una fase biotrófica y progresan a una fase necrotrófica, con la producción de enzimas degradadoras de la pared celular, toxinas y proteínas efectoras.
Los científicos señalan las limitaciones de las herramientas disponibles. Los fungicidas siguen desempeñando un papel fundamental en el control de plagas, pero las poblaciones de Colletotrichum pueden desarrollar resistencia bajo una presión selectiva constante. Ya se observan mutaciones relacionadas con la resistencia a los benzimidazoles en diferentes especies. La resistencia a los fungicidas inhibidores de quinona externa también se presenta en poblaciones asociadas con la antracnosis de la fresa. Según el estudio, las formulaciones convencionales tienen una eficiencia de utilización del ingrediente activo cercana al diez por ciento. Parte del producto puede llegar al suelo y al agua por lixiviación, escorrentía y volatilización.
Los nanomateriales ofrecen dos enfoques principales. Algunos poseen actividad antifúngica propia. Otros funcionan como portadores de fungicidas, agentes biológicos o moléculas de ácido ribonucleico. En este segundo enfoque, el objetivo consiste en proteger el ingrediente activo, controlar su liberación, mejorar su deposición en la planta y aumentar su llegada al objetivo.
Las nanopartículas metálicas y de óxido metálico son objeto de una parte importante de la investigación. En ensayos, las nanopartículas de oro, a una concentración de 75 miligramos por litro, redujeron el crecimiento micelial de Colletotrichum gloeosporioides en un 61 % y aumentaron la germinación de esporas en un 25 %. Los experimentos realizados en condiciones controladas también registraron la activación de genes relacionados con la defensa de las plantas.
Las nanopartículas de plata han demostrado actividad contra varias especies de Colletotrichum. Materiales con tamaños comprendidos entre cinco y 24 nanómetros lograron una inhibición cercana al 90 % a una concentración de 56 microgramos por mililitro en ensayos in vitro. Los mecanismos propuestos incluyen la alteración de la membrana celular, la liberación de iones de plata, la formación de especies reactivas de oxígeno y la interferencia con la germinación de esporas y la melanización del apresorio.
En el estudio también se incluyen resultados preliminares de campo. La aplicación foliar de nanopartículas de plata a 50 partes por millón redujo la gravedad de la antracnosis del pimiento en un 90 %. Los investigadores destacan la necesidad de realizar evaluaciones durante los sucesivos ciclos de cultivo. Asimismo, la acumulación de plata requiere atención debido al riesgo para organismos no objetivo y su posible desplazamiento a través de la cadena alimentaria.
Los materiales a base de cobre mostraron un rendimiento similar. Las nanopartículas de cobre lograron un control del 71,7 % de la antracnosis en aceitunas de 20 años en un ensayo de huerto. En otro estudio, el hidróxido de cobre a nanoescala, a una concentración de 300 miligramos por litro, inhibió el crecimiento del 99,16 % de Colletotrichum siamense tras dos días de evaluación in vitro.
Los mecanismos asociados al cobre incluyen el aumento de especies reactivas de oxígeno, el daño a la membrana celular, la alteración de la morfología de las hifas y la pérdida de contenido celular. La dosis es un factor crítico. Las altas concentraciones pueden aumentar la fitotoxicidad y el riesgo para los microorganismos en suelos y ambientes acuáticos.
Los polímeros naturales se perfilan como una alternativa a los nanomateriales metálicos. Nanopartículas de quitosano de aproximadamente 30 nanómetros lograron una inhibición del 97 % del crecimiento micelial de Colletotrichum gloeosporioides en mangos a una concentración del 0,5 %. La carga positiva del quitosano favorece la interacción con las superficies fúngicas cargadas negativamente. Este contacto altera la permeabilidad de la membrana, interfiere con la homeostasis del calcio celular y puede causar deformación y fragmentación de las hifas.
El quitosano también puede actuar como inductor de las defensas vegetales. Los estudios analizados han registrado una mayor actividad de las enzimas relacionadas con la respuesta de defensa. Los sistemas híbridos combinan este polímero con cobre, plata, titanio u otros componentes para proporcionar una acción directa, una liberación gradual y una mayor estabilidad.
La nanodistribución de fungicidas constituye otra línea de desarrollo. Nanoesferas biodegradables con azoxistrobina, de un tamaño cercano a los 130,9 nanómetros, incrementaron la toxicidad relativa contra Colletotrichum higginsianum en más de diez veces en pruebas in vitro. Las partículas más pequeñas mostraron una mayor absorción por las hifas, una mayor liberación del ingrediente activo y una mayor inducción de estrés oxidativo en el hongo.
Un sistema compuesto por quitosano, O-carboximetilquitosano y tebuconazol también mejoró la actividad contra Colletotrichum gloeosporioides. La formulación mostró una eficacia 3,13 veces mayor que la suspensión concentrada convencional en los parámetros evaluados. El estudio atribuye este resultado al transporte a través de la membrana, la deposición sobre el objetivo y un aumento de las especies reactivas de oxígeno.
Otros nanotransportadores responden a estímulos del entorno infeccioso. Un sistema con procloraz mostró una liberación del 89,8 % del ingrediente activo en 24 horas a pH 5,0. La concentración necesaria para reducir a la mitad el crecimiento del patógeno disminuyó de 0,0429 miligramos por litro en el procloraz libre a 0,0150 miligramos por litro en la nanoformulación contra Colletotrichum fructicola.
Este tipo de respuesta resulta de interés para el manejo de infecciones latentes. Los cambios en el pH, la concentración de azúcares y la fisiología tisular acompañan la transición del hongo a la fase necrotrófica. En principio, los nanotransportadores sensibles a estas señales podrían liberar el ingrediente activo cerca del momento de mayor actividad del patógeno. Los científicos consideran esta posibilidad prometedora, pero enfatizan el carácter aún preliminar de la evidencia.
Las plataformas para la administración de ácido ribonucleico de doble cadena representan otro frente de investigación. La propuesta implica el silenciamiento de genes relacionados con la virulencia, la formación de estructuras infecciosas u otros pasos esenciales en el ciclo de vida de Colletotrichum. El nanotransportador puede proteger la molécula de la degradación y facilitar su llegada al hongo. Su aplicación práctica aún depende de los avances en estabilidad, eficiencia de administración y evaluación ambiental.
La transición del laboratorio a la aplicación en campo representa el principal desafío. Muchos estudios han utilizado medios de cultivo, frutos o hojas separadas, o invernaderos. Pocos materiales han acumulado datos de campo a una escala compatible con sistemas comerciales. El comportamiento de las nanopartículas tras aplicaciones repetidas aún no se comprende del todo.
Los científicos destacan la necesidad de evaluar la persistencia, la transformación química, la movilidad en el suelo, la acumulación en las plantas y los efectos sobre organismos no objetivo. Asimismo, existe una falta de parámetros establecidos para la producción industrial, la estabilidad durante el almacenamiento y la aplicación, la estandarización de las formulaciones y las regulaciones específicas.
Los investigadores abogan por el desarrollo de sistemas guiados por el principio de seguridad desde la fase de diseño. La estrategia incluye materiales biodegradables, liberación controlada por estímulos del patógeno o del huésped, y la reducción del uso de metales. Para el control de la antracnosis, la nanotecnología amplía las posibilidades de actuar en diferentes fases de la infección. Sin embargo, su adopción en la agricultura dependerá de la demostración de su eficacia, seguridad y viabilidad en condiciones de campo (doi 10.3390/jof12080615).
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